DE10302517A1 - Vehicle speed determination with wheel brake pressure information - Google Patents
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- B60T2250/04—Vehicle reference speed; Vehicle body speed
Abstract
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe eine die Längsbewegung eines Fahrzeugs repräsentierende Bewegungsgröße, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Fahrzeugverzögerung, ermittelt werden kann. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Fahrzeug mit einem Bremssystem ausgestattet ist. Dabei kann es sich beispielsweise auch um ein automatisches Bremssystem, wie es durch ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilisationsprogramm (ESP) aus dem Stand der Technik bekannt ist, handeln. Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Betrieb des Bremssystems wenigstens ein erster und ein zweiter Radzustand des Rades erkannt werden, wobei ein Radzustand beispielsweise durch das Bewegungsverhalten des Rades definiert werden kann. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass die Ermittlung der Bewegungsgröße im zweiten Radzustand in Abhängigkeit von wenigstens einem Bremsdruck einer Radbremse und einem Vergleich zweier auf unterschiedliche Arten ermittelten Fahrzeugverzögerungswerten im ersten Radzustand erfolgt. Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, dass keine zusätzlichen Bauelemente bzw. Komponenten (Sensoren) nötig sind, um eine die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende Größe zu bestimmen.The present invention describes a method and a device with the aid of which a movement quantity representing the longitudinal movement of a vehicle, such as, for example, a vehicle speed or a vehicle deceleration, can be determined. It is assumed that the vehicle is equipped with a braking system. This can also be an automatic braking system, for example, as is known from the prior art by an anti-lock braking system (ABS) and / or an electronic stabilization program (ESP). Furthermore, it is provided that at least a first and a second wheel state of the wheel are recognized during operation of the brake system, wherein a wheel state can be defined, for example, by the movement behavior of the wheel. The essence of the invention is that the determination of the movement variable in the second wheel state takes place as a function of at least one brake pressure of a wheel brake and a comparison of two vehicle deceleration values determined in different ways in the first wheel state. It is particularly advantageous in the invention that no additional components or components (sensors) are required to determine a variable representing the vehicle speed.
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von Radbremsdruckinformationen.The invention relates to a method and a device for determining a vehicle speed in dependence of wheel brake pressure information.
Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Ermittlung einer Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt, bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit anhand unterschiedlicher Parameter bestimmt wird. Die gängigsten Systeme verwenden dabei Raddrehzahlinformationen, wie sie beispielsweise bei automatischen Bremssystemen erfasst werden.Systems are state of the art known to determine a vehicle speed at which determines the vehicle speed using different parameters becomes. The most common Systems use wheel speed information, for example with automatic braking systems.
So ist aus der
Eine weitere gängige Methode zur Bestimmung
der Fahrzeuggeschwindigkeit besteht darin, durch eine geeignete
Betrachtung der Geschwindigkeitsinformationen der Räder auf
eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit zu schließen. So wird beispielsweise
in der
Weiterhin ist aus der
Ein Verfahren zur Ermittlung der
Fahrzeuggeschwindigkeit im ABS- und ASR-Fall wird in der
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe eine die Längsbewegung eines Fahrzeugs repräsentierende Bewegungsgröße, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Fahrzeugverzögerung, ermittelt werden kann. Dabei wird vorausgesetzt, dass das Fahrzeug mit einem Bremssystem ausgestattet ist. Dabei kann es sich beispielsweise auch um ein automatisches Bremssystem, wie es durch ein Antiblockiersystem (ABS) und/oder ein elektronisches Stabilisationsprogramm (ESP) aus den Stand der Technik bekannt ist, handeln. Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Betrieb des Bremssystems wenigstens ein erster und ein zweiter Radzustand des Rades erkannt wird, wobei ein Radzustand beispielsweise durch das Bewegungsverhalten des Rades definiert werden kann. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass die Ermittlung der Bewegungsgröße im zweiten Radzustand in Abhängigkeit sowohl von wenigstens einem Bremsdruck einer Radbremse als auch von wenigstens zwei auf unterschiedliche Art und Weise ermittelten Bewegungsgrößen des ersten Radzustands erfolgt. Dabei können beispielsweise als Bewegungsgröße eine Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Fahrzeugverzögerung oder sonstige die Bewegung des Fahrzeugs repräsentierende Größe erfasst werden. Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist, dass keine zusätzlichen Bauelemente bzw. Komponenten (Sensoren) nötig sind, um eine die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierende Größe zu bestimmen.With the present invention described a method and an apparatus with the aid of which the longitudinal movement representing a vehicle Movement size, like for example a vehicle speed or a vehicle deceleration, can be determined. It is assumed that the vehicle is equipped with a braking system. It can be, for example also an automatic braking system, like an anti-lock braking system (ABS) and / or an electronic stabilization program (ESP) the state of the art is known. It is also provided that that at least a first and a when operating the braking system second wheel state of the wheel is detected, a wheel state defined, for example, by the movement behavior of the wheel can be. The essence of the invention is that the Determination of the movement size in the second Wheel condition depending on both of at least one brake pressure of a wheel brake and at least one two movement variables of the first wheel condition. For example, a longitudinal speed of the vehicle, a vehicle deceleration or other variable representing the movement of the vehicle become. It is particularly advantageous about the invention that no additional components or components (sensors) necessary are to determine a quantity representing the vehicle speed.
Vorteilhafterweise wird während des Betriebs des Bremssystems eine Betriebsgröße erfasst. Dabei kann es sich sowohl um eine Betriebsgröße des Bremssystems, als auch um eine Betriebsgröße des Fahrzeugbetriebs beispielsweise des Rades handeln. Besonders vorteilhaft ist, dass die Erkennung des ersten und zweiten Radzustands in Abhängigkeit von dieser erfassten Betriebsgröße erfolgt. Als Betriebsgröße zur Unterscheidung des ersten und zweiten Radzustands eignet sich beispielsweise eine die Raddynamik repräsentierende Größe. So kann mit der Betriebsgröße die Radverzögerung, der Radschlupf und/oder der Kraftschluss zwischen Rad und Fahrbahn, die Veränderung der Drehgeschwindigkeit eines Rades oder das Schlupfverhalten des Rades erfasst werden.Advantageously, during the Operation of the braking system records an operating variable. It can be both by an operating variable of the braking system, as well as a company size of vehicle operation act for example of the wheel. It is particularly advantageous that the detection of the first and second wheel status depending from this recorded company size. As a company size for differentiation one of the first and second wheel states is suitable, for example representing the wheel dynamics Size. So can the wheel deceleration with the size of the farm, the wheel slip and / or the frictional connection between the wheel and the road, the change the speed of rotation of a wheel or the slip behavior of the Rades are recorded.
Vorteilhafterweise werden im ersten Radzustand wenigstens zwei Bewegungsgrößen ermittelt, die auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch unterschiedliche Verfahren oder Bestimmungsvorschriften, gebildet werden. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens eine der ermittelten Bewegungsgrößen im ersten Radzustand vom Bremsdruck abhängt. Um eine Abgrenzung gegenüber der ersten Bewegungsgröße zu erreichen kann die zweite Bewegungsgröße beispielsweise von einer die Raddrehzahl eines Rades repräsentierenden Raddrehzahlgröße abhängen.Advantageously, the first Wheel condition determines at least two movement variables that are different Way, for example by different procedures or regulations, be formed. It is provided that at least one of the determined movement variables in the first Wheel condition depends on the brake pressure. To differentiate from the first movement size can be achieved the second movement quantity, for example depend on a wheel speed quantity representing the wheel speed of a wheel.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Bewegungsgröße, insbesondere während des ersten Radzustands, auf wenigstens zwei Arten erfasst wird. Die Bestimmung der Bewegungsgröße erster Art erfolgt in Abhängigkeit wenigstens einer Raddrehzahlgröße, die die Raddrehzahl eines Rades repräsentiert, wohingegen die Bewegungsgröße zweiter Art in Abhängigkeit wenigstens eines Bremsdrucks einer Radbremse erfolgt. Darüber hinaus ist insbesondere vorgesehen, dass nach der Bildung der Bewegungsgröße erster Art ein Vergleich der Bewegungsgrößen erster und zweiter Art erfolgt. In einer vorteilhaften Varianten der Erfindung wird als Bewegungsgröße die Fahrzeugverzögerung erfasst.A further development of the invention provides that the movement size, in particular while of the first wheel condition is detected in at least two ways. Determining the amount of movement first Kind is dependent at least one wheel speed variable, the represents the wheel speed of a wheel, whereas the movement size second Kind depending at least one brake pressure of a wheel brake. Furthermore In particular, it is provided that after the formation of the movement variable of the first kind a comparison of the movement quantities first and the second type. In an advantageous variant of the invention the vehicle deceleration is recorded as the movement variable.
In einer besonderen Ausgestaltungsform der Endung ist vorgesehen, im zweiten Betriebszustand eine Fahrzeugverzögerung dritter Art zu erfassen. Diese Fahrzeugverzögerung dritter Art wird ebenfalls in Abhängigkeit wenigstens eines Bremsdrucks gebildet. Vorgesehen ist weiterhin die Fahrzeuggeschwindigkeit im zweiten Radzustand in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung dritter Art und dem Vergleich der Fahrzeugverzögerung erster und zweiter Art im ersten Radzustand zu bilden.In a special design The ending is provided for a third vehicle deceleration in the second operating state Kind of capture. This third type of vehicle deceleration will also dependent on formed at least one brake pressure. It is still planned the vehicle speed in the second wheel state depending from vehicle deceleration third type and the comparison of the vehicle deceleration of the first and second type to form in the first wheel state.
Vorteilhafterweise wird die Fahrzeugverzögerung zweiter und dritter Art auf die gleiche vorgebbare Weise erfasst. Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Fahrzeugverzögerung zweiter und dritter Art in Abhängigkeit von wenigstens einem Bremsdruck einer Radbremse und/oder einem Reibwert zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe und/oder der Fahrzeugmasse und/oder einem bauartbedingten Radparameter zu erfassen.The vehicle deceleration is advantageously second and third type in the same predetermined way. there In particular, the vehicle deceleration is second and third Kind depending of at least one brake pressure of a wheel brake and / or a coefficient of friction between the brake pad and brake disc and / or the vehicle mass and / or to detect a design-related wheel parameter.
Die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhafterweise in regelmäßigen Zeitintervallen und in Abhängigkeit von einer in einem vorherigen Zeitintervall bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Daraus resultiert, dass eine erneute Geschwindigkeitsermittlung eine Änderung des bisherigen Geschwindigkeitswertes erzeugt.The determination of the vehicle speed is advantageous in a further embodiment of the invention at regular time intervals and depending from a vehicle speed determined in a previous time interval certainly. This results in a renewed speed determination a change of the previous speed value.
Besonders vorteilhaft ist die Interpretation des ersten Radzustands als eine Stabilitätsphase und der zweite Radzustand als eine Instabilitätsphase, beispielsweise während des Betriebs des Bremssystems während einer ABS-Bremsung. Da im Regelfall die Geschwindigkeit des Fahrzeugs anhand der Geschwindigkeit des schnellsten Rades gebildet wird, kann es vorkommen, dass während einer Instabilitätsphase einer ABS-Bremsung die Geschwindigkeit des schnellsten Rades sehr weit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs entfernt ist, da die Verzögerung der gebremsten Räder sehr hoch und somit nicht zu vernachlässigen sind. Diese Abweichung von der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit wird vorteilhafterweise durch die Erfindung kompensiert.The interpretation is particularly advantageous of the first wheel state as a stability phase and the second wheel state as an instability phase, for example during operation of the braking system during ABS braking. As a rule, the speed of the vehicle based on the speed of the fastest wheel, it can happen that during an instability phase ABS braking the speed of the fastest wheel is very far from the speed the vehicle is removed because the deceleration of the braked wheels is very high and therefore not to be neglected are. This deviation from the actual vehicle speed is advantageously compensated for by the invention.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.There are further advantages the following description of exemplary embodiments or from the dependent Claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand
der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen erläutert. Dabei
stellt
Ausführungsbeispielembodiment
Zur Bestimmung der Fahrzeugverzögerung und
damit der Fahrzeuggeschwindigkeit aus den Bremsdrücken an
den Rädern
werden die Kräfte
und Momente berücksichtigt,
die physikalisch am Reifen angreifen. Mit ihrer Hilfe wird eine
Differentialgleichung für
die Rotation eines Rades aufgestellt. Dazu wird allgemein gemäß
mit ΘRad Trägheitsmoment
des Rades
dω/dt
Winkelbeschleunigung des Rades
FRollreib Rollreibungskraft
FBr Bremskraft der Bremsscheibe
FReifen Reifenkraft (Indiz für die Verzögerung des
Rades)
rR Dynamischer Radhalbmesser
rS Abstand des Kraftangriffpunktes von der
Radrotationsachse des RadesTo determine the vehicle deceleration and thus the vehicle speed from the brake pressures on the wheels, the forces and moments that physically attack the tire are taken into account. With their help, a differential equation for the rotation of a wheel is established. This is generally according to
with Θ wheel moment of inertia of the wheel
dω / dt angular acceleration of the wheel
F roller friction roller friction
F Br braking force of the brake disc
F tire tire power (indication of the deceleration of the wheel)
r R Dynamic wheel radius
r S Distance of the force application point from the wheel rotation axis of the wheel
Die Reifenkraft wird so angenommen,
dass bei fehlender Bremskraft das Moment aus der Reifenkraft mit
dem Trägheitsterm
(ΘRad · dω/dt) im
Gleichgewicht steht. Eine positive Reifenkraft führt daher zu einer positiven
Beschleunigung des Rades. Die Produkte (ΘRa
d · dω/dt), sowie
(FR
ollreib · rR) werden vernachlässigt, so dass sich folgende
Gleichung ergibt:
Bei ABS-Regelung wird das Blockieren
des Rades verhindert bzw. es wird versucht, mit der größtmöglichen
Längskraft
das Fahrzeug maximal zu verzögern.
Die Radbremsdrücke
werden entsprechend so eingestellt, dass dieses Maximum erreicht
wird. Daher spiegelt in diesem Fall die Reifenkraft (FReif
en), welche aus der Bremskraft (FBr) berechnet wird, die Längsverzögerung aFzg
* wider.
Dabei beschreibt die Größe mFzg die Fahrzeugmasse. Aus Gleichung 2 ergibt
sich somit:
Für
die Längsverzögerung erhält man dann
aus Gleichung 3 und Gleichung 4:
Die Bremskraft FBr zwischen
Bremsbeläge
(Bremssattel) und Bremsscheibe ergibt sich aus dem Bremsdruck pBr
*, der kommutierten
Bremskolbenfläche
A und dem Reibwert μBr zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe.
Aus Gleichung 5 und 6 ergibt sich
die Längsverzögerung an
einem Rad i zu
Die Verzögerung aFzg
* stellt die erreichte Verzögerung bei
Betrachtung von nur einer Bremse mit Bremsdruck pBr
* dar. Daher wird nun durch die Betrachtung
aller 4 Radbremsen die Verzögerung
aFzg ermittelt.
Für
die Radbremsdrücke
pBr,i gilt:
mit
vl = vorne links
vr = vorne rechts
hl = hinten links
hr
= hinten rechts
i = Laufindex The following applies to the wheel brake pressures p Br, i :
with vl = front left
vr = front right
hl = back left
hr = back right
i = running index
Durch Gleichung 8 kann somit ein Zusammenhang zwischen den Radbremsdrücken und der Verzögerung des Fahrzeugs aufgezeigt werden.By equation 8 one can Relationship between the wheel brake pressures and the deceleration of the Vehicle are shown.
Das Blockschaltbild in
Angezeigt wird der unterschiedliche
Rad- bzw. Betriebszustand durch ein Flag FS (
Im internen Speicher
Bei erfolgreicher Ermittlung der
Fahrzeugverzögerung
bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit
Der Algorithmus in
Zum Erkennen des Betriebszustands
des Bremssystems wird im Schritt 220 das Flag Fs (125) abgefragt.
Dieses Flag FS (
eine
Fahrzeugverzögerung
aDes ermitteln, die der tatsächlichen
Verzögerung
des Fahrzeugs entspricht. Im nachfolgenden Schritt 240 wird gemäß
eine
Fahrzeugverzögerung
ermittelt, die in Abhängigkeit
von wenigstens einem Radbremsdruck einer Radbremse gebildet wird.
Da bei der Bestimmung der Fahrzeugverzögerung aFzg nach
Gleichung 11 einige Parameter nötig
sind, die bei Nichtvorhandensein entsprechender Sensoren, wie beispielsweise
einem Gewichtssensor
durchgeführt. Der
Korrekturfaktor K repräsentiert
dabei die nicht aktuell erfassbaren oder im Speicher explizit abgelegten
Parameter wie die Haftreibungszahl μBr,
die Fahrzeugmasse mFzg sowie der kumulierten
Bremskolbenfläche
A. Für
die spätere
Ermittlung der Fahrzeugverzögerung
bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit in der Instabilitätsphase wird der Korrekturfaktor
im Speicher
determine a vehicle deceleration a Des that corresponds to the actual deceleration of the vehicle. In the subsequent step 240, according to
determines a vehicle deceleration which is formed as a function of at least one wheel brake pressure of a wheel brake. Since, when determining the vehicle deceleration a Fzg according to equation 11, some parameters are necessary which are not present in the presence of corresponding sensors, such as a weight sensor
carried out. The correction factor K represents the parameters that are not currently detectable or are explicitly stored in the memory, such as the coefficient of static friction μ Br , the vehicle mass m vehicle and the accumulated brake piston area A. The correction factor is stored in the memory for later determination of the vehicle deceleration or vehicle speed in the instability phase
Wird in Schritt 220 keine Stabilitätsphase
festgestellt (FS = 0), so wird in Schritt
270 analog zum Schritt 240 die Fahrzeugverzögerung aFzg in
Abhängigkeit
der Bremsdrücke
pBr
,i (
als Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Als Ausgangswert der Geschwindigkeit
steht mit v0 ein Fahrzeuggeschwindigkeitswert
aus der Stabilitätsphase
zur Verfügung.
Ausgehend von dem Index-Startwert n=0 erhöht sich bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeitsermittlung
in der Instabilitätsphase
der Index n um 1. Mit Gleichung 13 folgt daraus eine Modifikation
der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einer Berücksichtigung des vorhergehenden
Fahrzeuggeschwindigkeitswertes. Dabei bezeichnen die beiden Zeiten
tn und tn_1 jeweils Zeitpunkte, an denen die aktuelle
Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die letzte Fahrzeuggeschwindigkeit
ermittelt wurde. Die so ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit
determined as a change in vehicle speed. With v 0, a vehicle speed value from the stability phase is available as the initial value of the speed. Starting from the index start value n = 0, the index n increases by 1 each time the vehicle speed is determined in the instability phase. Equation 13 results in a modification of the vehicle speed taking into account the previous vehicle speed value. The two times t n and t n _ 1 each denote times at which the current vehicle speed or the last vehicle speed was determined. The vehicle speed determined in this way
Zur Verdeutlichung der Ermittlung
der Fahrzeugverzögerung
bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit ist in
- Brbr
- Bremsscheibebrake disc
- RR
- Radwheel
- FRollreib F roller grater
- RollreibungskraftRolling friction force
- FBr F Br
- Bremskraft der Bremsscheibebraking force the brake disc
- FReifen F tires
- Reifenkraft (Indiz für die Verzögerung des Rades)tire force (Indication for the delay of the wheel)
- rR r R
- Dynamischer Radhalbmesserdynamic wheel radius
- rS r p
- bstand des Kraftangriffpunktes von der Radrotationsachse des Radesopening gap the point of application of force from the wheel's axis of rotation
- pBr p Br
- Bremsdruckbrake pressure
- FB F B
- Flag, das einen Breinsvorgang anzeigtflag, which indicates a brewing process
- FS F S
- Flag, das eine Stabilitätsphase anzeigtflag, that's a stability phase displays
- pBr,i p Br, i
- Bremsdruck am Rad ibrake pressure on the bike i
- mFhz m Fhz
- Fahrzeugmassevehicle mass
- aDes a des
- tatsächliche Verzögerung des Fahrzeugsactual delay of the vehicle
- aFzg * a vehicle *
- Fahrzeugverzögerung am Rad iVehicle deceleration on Wheel i
- aFzg a vehicle
- gemittelte Fahrzeugverzögerungaveraged vehicle deceleration
- μi μ i
- Haftreibungszahl zwischen Rad und Fahrbahn am Rad i Coefficient of static friction between bike and lane on bike i
- KK
- Korrekturfaktorcorrection factor
- 110110
- Bremsanlagebraking system
- 120120
- Automatisches Bremssystem (ABS, ESP, o.ä.)automatically Brake system (ABS, ESP, etc.)
- 130130
- Radbremsenwheel brakes
- 140140
- Sensor zur Erfassung der Fahrzeugmassesensor to record the vehicle mass
- 150150
- Sensor zur Aufnahme des Kraftschlusses zwischen Rad und Fahrbahnsensor for the adhesion between the wheel and the road
- 160160
- Interner Speicherinternal Storage
- 180180
- Anzeige der Fahrzeuggeschwindigkeitdisplay the vehicle speed
- 190190
- Systeme, die die Fahrstabilität während des Betriebs sichernsystems, which the driving stability while secure operation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20130810 |